Les patients schizophrènes présentent une sensibilité exacerbée aux distracteurs dans tout l’environnement spatial. Paradoxalement, les études sur l’exploration visuelle avec enregistrement des mouvements oculaires, menées chez les patients schizophrènes, font état d’un profil d’exploration réduit des visages, des paysages, et des images non significatives. La majorité des études réalisées chez ces patients ont été réalisée en condition d’exploration passive (sans instructions) ou lors de la reconnaissance de l’expression faciale. Chez les sujets sains, deux principaux facteurs affectent l’orientation de l’attention : (1) les caractéristiques saillantes (stimulus-driven) de l’image, et (2) les objectifs de l’individu (goal-driven). En effet, les études menées chez les individus sains ont démontré que la capture automatique de l’attention par un distracteur peut être contrôlée lorsque l’attention est focalisée sur une tâche. De plus, des anomalies dans la coordination de séquences d’actions ont été rapportées dans la schizophrénie. Des études ont enregistré les mouvements des yeux de sujets sains pendant la réalisation d’une action (préparer un sandwich). Ces études ont montré que (1) la chronologie des mouvements oculaires suit la chronologie des actions nécessaires pour réaliser la tâche, et (2) l’exploration visuelle est insensible aux objets non pertinents de la scène. Notre objectif est d’examiner si les personnes souffrant de schizophrénie sont capables de contrôler l’orientation spatiale de l’attention au cours de situations impliquant différents degrés de complexité : (1) exploration passive (sans instructions, l’exploration est libre), et (2) exploration active (l’exploration est contrainte par la réalisation d’une tâche). Dans un premier temps, nos études portent sur la comparaison de l’exploration visuelle en condition passive (free viewing) et active (avec une tâche à réaliser) sur des visages. Dans un second temps, nous avons comparé l’exploration visuelle dans des situations d’intention d’action ou d’identification d’action sur des objets ou des personnages exécutant une action. Enfin, dans un troisième temps, les patients et les sujets sains ont été placés dans une situation naturelle avec réalisation d’une action avec des objets familiers ou non familiers. Nos études ont montré une exploration visuelle réduite des patients schizophrènes en condition d’exploration passive, et une amélioration de ce profil d’exploration lorsque les patients sont focalisés sur une tâche. Cependant, les patients présentaient des différences dans leurs stratégies d’exploration par rapport aux sujets sains. / Patients with schizophrenia present a perceptual distractibility in spatial environment. Paradoxically, studies monitoring eye movements, in patients with schizophrenia, show reduced visual scan paths on photographs of faces, landscapes, and meaningless images. In most of the previous studies in schizophrenia, visual scanning has been examined under passive viewing conditions, and for some of them, participants were asked to determine the facial expression. In healthy participants, two main factors affect the orientation of attention: (1) the stimulus-driven, and (2) the goal-driven. Indeed, studies in healthy participants have demonstrated that automatic attention on a distractor can be controlled when attention is focused on a task. Moreover, patients with schizophrenia present an action planning disorganization. Studies have recorded healthy participants’ eye movements during the making of an action (to make a sandwich). These studies have shown that the chronology of eye movements follows the chronology of necessary actions to realize the task, and (2) the visual scanning is independent of irrelevant objects in the scene. This thesis was designed to examine whether patients with schizophrenia are able to control the spatial orientation of their attention during situations implying various degrees of complexity: (1) free viewing, and (2) active viewing (with a task to accomplish). First of all, visual scan paths in a free viewing condition were compared with active viewing conditions on face images. Secondly, we have compared visual scanning in action intention or action identification situations on object images or pictures presenting a character accomplishing an action. Finally, patients with schizophrenia and healthy participants had to make an natural task with familiar or unfamiliar objects. Our studies have shown a restricted visual scanning of patients with schizophrenia in free viewing condition, and an improvement of this pattern when patients realize a task. However, patients with schizophrenia presented different visual strategies compared to healthy participants.

Les patients schizophrènes présentent une sensibilité exacerbée aux distracteurs dans tout l'environnement spatial. Paradoxalement, les études sur l'exploration visuelle avec enregistrement des mouvements oculaires, menées chez les patients schizophrènes, font état d'un profil d'exploration réduit des visages, des paysages, et des images non significatives. La majorité des études réalisées chez ces patients ont été réalisée en condition d'exploration passive (sans instructions) ou lors de la reconnaissance de l'expression faciale. Chez les sujets sains, deux principaux facteurs affectent l'orientation de l'attention : (1) les caractéristiques saillantes (stimulus-driven) de l'image, et (2) les objectifs de l'individu (goal-driven). En effet, les études menées chez les individus sains ont démontré que la capture automatique de l'attention par un distracteur peut être contrôlée lorsque l'attention est focalisée sur une tâche. De plus, des anomalies dans la coordination de séquences d'actions ont été rapportées dans la schizophrénie. Des études ont enregistré les mouvements des yeux de sujets sains pendant la réalisation d'une action (préparer un sandwich). Ces études ont montré que (1) la chronologie des mouvements oculaires suit la chronologie des actions nécessaires pour réaliser la tâche, et (2) l'exploration visuelle est insensible aux objets non pertinents de la scène. Notre objectif est d'examiner si les personnes souffrant de schizophrénie sont capables de contrôler l'orientation spatiale de l'attention au cours de situations impliquant différents degrés de complexité : (1) exploration passive (sans instructions, l'exploration est libre), et (2) exploration active (l'exploration est contrainte par la réalisation d'une tâche). Dans un premier temps, nos études portent sur la comparaison de l'exploration visuelle en condition passive (free viewing) et active (avec une tâche à réaliser) sur des visages. Dans un second temps, nous avons comparé l'exploration visuelle dans des situations d'intention d'action ou d'identification d'action sur des objets ou des personnages exécutant une action. Enfin, dans un troisième temps, les patients et les sujets sains ont été placés dans une situation naturelle avec réalisation d'une action avec des objets familiers ou non familiers. Nos études ont montré une exploration visuelle réduite des patients schizophrènes en condition d'exploration passive, et une amélioration de ce profil d'exploration lorsque les patients sont focalisés sur une tâche. Cependant, les patients présentaient des différences dans leurs stratégies d'exploration par rapport aux sujets sains.

Les saccades sont de brefs mouvements des yeux dont le but est d'amener les objets visuels périphériques sur la partie fovéale de la rétine pour une analyse détaillée. L'ensemble des modèles considère que la programmation de la métrique des saccades reflète en premier lieu le codage spatial distribué au sein du colliculus supérieur (CS), et n'est que secondairement modulée par des processus cognitifs endogènes. De plus, la majorité considère que les interactions latérales entre les neurones du CS (locales et excitatrices ou distantes et inhibitrices) déterminent où mais aussi quand les yeux bougent. Nos études visaient à (1) tester et préciser la relation entre codage spatial distribué et métrique des saccades, (2) re-examiner si des stratégies visuelles peuvent déterminer où les yeux bougent, et (3) tester le rôle des interactions latérales. Elles reposaient sur l'enregistrement des mouvements oculaires de participants humains lors de la visée d'une cible visuelle, présentée seule ou accompagnée d'un distracteur. Nos résultats ont premièrement confirmé l'hypothèse de codage spatial distribué ; les champs d'intégration spatiale estimés à partir de la distance maximale entre deux stimuli pour l'exécution d'une saccade vers une position intermédiaire (ou effet global; Findlay, 1982) présentent des propriétés similaires aux champs récepteurs des neurones du CS. Deuxièmement, en désaccord avec l'hypothèse générale, des stratégies visuelles peuvent aussi amener le regard au centre de gravité de la configuration visuelle. Enfin, contrairement à l'hypothèse d'interactions latérales, l'effet d'un distracteur sur la latence des saccades (Walker et al., 1997) est indépendant de la distance qui le sépare de la cible. La variable critique étant l'excentricité des stimuli, ce serait plutôt la balance entre les activités de fixation et de mouvement qui déterminerait quand les yeux bougent. Notre travail présente l'intérêt d'avoir établi un nouvel ensemble de contraintes pour la modélisation des bases neurales et cognitives de la programmation saccadique.

Le contrôle postural fait intervenir l’intégration cérébelleuse de différentes entrées sensorielles (le vestibule, la vision, la somesthésie). Nous avons évalué le contrôle postural à l’aide de différents dispositifs : la plateforme Techno Concept®, le Multitest Framiral® et les mouvements oculaires avec l’oculomètre : le Mobile e(ye)BRAIN T2® chez des participants contrôles et des enfants présentant des déficits neuro-développementaux, troubles appartenant au spectre autistique et dyslexie. Au cours de nos travaux, nous avons décrit un aspect développemental physiologique des indices posturaux et oculomoteurs et également un déficit de ces indicateurs auprès d’enfants avec retards d’apprentissage. En effet, chez ces enfants, la stabilité posturale est déficitaire et les stratégies d’exploration sont différentes par rapport aux contrôles. Nous avons basé nos hypothèses sur le fait que ce déficit serait du à un défaut d’utilisation des informations sensorielles ainsi qu’à une mauvaise intégration cérébelleuse. Les résultats de nos études nous permettent de mieux préciser les caractéristiques neuropsychologiques impliquant les fonctions cérébelleuses chez ces enfants afin de pouvoir suggérer des prises en charge thérapeutiques multimodales capables d’entrainer simultanément plusieurs fonctions. Notre objectif final est de pouvoir identifier une médiation thérapeutique spécifique pour ces enfants. / Postural control involves cerebellar integration of several sensory inputs (vestibular, visual and somesthesic). We evaluated postural control with force plateform: Techno Concept®, Multitest Framiral® and the eye movements with the Mobile e(ye)BRAIN T2® in healthy children population as well as in children with developmental disorders (autistic spectrum desorders and dyslexia). The results of our studies showed a developmental aspect of postural and oculomotor factors in healthy children and a deficit of both postural and oculomotor control in children with autistic spectrum desorders and with dyslexia. Indeed, in these children postural stability is poor and visual strategy is different with respect to healthy children. Our hypothesis is that these deficits could be due to a lack in using appropriately sensory inputs and of their integration via cerebellar activity. The importance of these studies is to better understand the involvement of cerebellar function in such developmental disorders. Our final goal is to suggest new training tecniques to use sensory inputs more efficiently in these children with developmental disorders.

Il existe de grandes variations interindividuelles dans les habiletés pour la reconnaissance des visages. Alors que plusieurs avenues ont été explorées pour expliquer ces variations, leur source reste inconnue. L’utilisation d’information visuelle étant reliée à la performance pour n’importe quelle tâche, l’objectif du projet était d’utiliser la méthode des Bulles pour évaluer comment l’information visuelle utilisée est liée aux habiletés. Ainsi, les habiletés pour la reconnaissance des visages ont été mesurées chez 107 participants, un large échantillon d’individus normaux provenant du spectre complet d’habiletés, incluant les extrêmes de ce spectre (i.e. prosopagnosie développementale et super-reconnaissance). Ensuite, une tâche de reconnaissance de visages célèbres a été complétée, utilisant la méthode des Bulles pour échantillonner aléatoirement l’information visuelle à chaque essai (1000). Une régression a permis de déterminer quelle information était échantillonnée de façon systématique lors des essais où le participant a répondu correctement. Cette opération résulte en une image de classification pour chaque participant, montrant l’information visuelle utilisée. Enfin, grâce à une régression de deuxième ordre, nous avons pu déterminer quelles sont les régions du visage dont l’utilisation permet de prédire les habiletés dans quatre tâches différentes. Les résultats montrent que 59% de la variation dans les habiletés peut être expliquée grâce à l’utilisation de certaines régions du visage. Plus spécifiquement, plus les participants font usage systématiquement de la région de l’œil gauche du point de vue de l'observateur, plus ils sont habiles. / Abilities for face recognition largely vary among neurotypical individuals. The source of these variations remains largely unknown. Because use of visual information affects performance for a task, the main objective of the project was to better understand the way in which visual information is used affects abilities for face recognition. To this end, we have used the Bubbles method to evaluate use of information in neurotypical participants from the complete spectrum of abilities for face recognition, including extreme cases (developmental prosopagnosics and super-recognizers). Therefore, face recognition abilities were measured in 107 participants prior to evaluating the visual information they use. In 1000 trials where participants were asked to identify a celebrity’s face, visual information was spatially randomly sampled using the Bubbles method. A regression was then applied between the location of the sampled information and accuracy on each trial, determining which information was systematically sampled when participants correctly identified faces. A second-order regression was then used, which determined the utilization of which regions of the face predicts ability scores, measured in four different tests. Results show that 59% of variations in abilities can be explained by the use of visual information for face recognition. Specifically, the more systematically participants use the region of the left eye, the more accurate they tend to be.

Les saccades sont de brefs mouvements des yeux dont le but est d'amener les objets visuels périphériques sur la partie fovéale de la rétine. L'ensemble des modèles considère que la programmation de la métrique des saccades reflète tout d'abord le codage spatial distribué au sein du colliculus supérieur (CS), et n'est qu'ensuite modulée par des processus cognitifs endogènes. La majorité considère que les interactions latérales entre les neurones du CS (locales et excitatrices ou distantes et inhibitrices) déterminent où mais aussi quand les yeux bougent. Nos études visaient à (1) tester et préciser la relation entre codage spatial distribué et métrique des saccades, (2) re-examiner si des stratégies visuelles peuvent déterminer cette métrique, et (3) tester le rôle des interactions latérales. Elles reposaient sur l'enregistrement des mouvements oculaires de participants humains lors de la visée d'une cible visuelle, présentée seule ou accompagnée d'un distracteur. Nos résultats ont confirmé l'hypothèse de codage spatial distribué ; les champs d'intégration spatiale estimés à partir de la distance maximale entre deux stimuli pour l'exécution d'une saccade vers une position intermédiaire (ou effet global; Findlay, 1982) présentent des propriétés similaires aux champs récepteurs des neurones du CS. Deuxièmement, en désaccord avec l'hypothèse générale, des stratégies visuelles peuvent aussi amener le regard au centre de gravité. Enfin, contrairement à l'hypothèse d'interactions latérales, l'effet d'un distracteur sur la latence des saccades (Walker et al., 1997) est indépendant de la distance qui le sépare de la cible. / Saccades are brief movements of the eyes which bring peripheral visual objects onto the central, foveal part of the retina for detailed visual analysis. All models assume that the programming of saccade metrics primarily reflects distributed spatial coding in the Superior Colliculus (SC), and is only modulated by cognitive, endogenous processes. Furthermore, the majority of models rely on the assumption that lateral interactions between collicular neurons (local and excitatory or distant and inhibitory) are responsible for both where and when the eyes move. The present studies aimed at (1) testing and specifying the relationship between distributed spatial coding and saccade metrics, (2) re-examining the role of visual strategies on saccade metrics, and (3) testing the role of lateral interactions. To this aim, humans' eye movements were recorded in saccade-target tasks, in which the target was presented with or without a distractor stimulus. Results first confirmed the distributed spatial-coding hypothesis by showing that spatial-integration fields as estimated by the maximal distance between two stimuli for the eyes to move to an intermediate location (or global effect; Findlay, 1982) share the same properties as the receptive fields of collicular neurons. Second, in contradiction with the general assumption, visual strategies can also take the eyes to the centre of gravity of the global visual configuration. Third, contrary to the lateral-interaction hypothesis, the effect of a distractor on saccade latency (Walker et al., 1997) is independent of its distance to the target.

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